浅谈钢管混凝土在抗震工程中的应用

2021-03-01 01:12 亚博APP买球

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本文摘要:详尽解读了钢管混凝土的特性和发展历程,对于先人已科学研究的成效,具体描述了各有不同截面、各有不同中空亲率、各有不同构造下的钢管混凝土预制构件的抗震性能,为钢管混凝土在具体抗震工程项目中的应用获得了参考提议。关键字:钢管混凝土;抗震性能;耗电量能力0章节目录钢管混凝土预制构件是在无缝钢管内铺满混凝土。

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详尽解读了钢管混凝土的特性和发展历程,对于先人已科学研究的成效,具体描述了各有不同截面、各有不同中空亲率、各有不同构造下的钢管混凝土预制构件的抗震性能,为钢管混凝土在具体抗震工程项目中的应用获得了参考提议。关键字:钢管混凝土;抗震性能;耗电量能力0章节目录钢管混凝土预制构件是在无缝钢管内铺满混凝土。伴随着高层住宅、极高大跨距工程建筑的务必,钢管混凝土构造凭借承载能力低、斥资较低、工程施工便捷、抗震性好等优良的标准被广泛运用,许多 学者保证了许多 有关钢管混凝土的抗震性能剖析和科学研究,得到 了非常大的成效,并在抗震工程项目中得到 广泛运用。1钢管混凝土的特性无缝钢管在横着枢轴工作压力具有下,属于异号应力场,其横着抗拉强度将升高,超过单边挤压成型时的屈服应力,另外无缝钢管是厚无缝钢管,单边挤压成型时,承载能力不会受到壁厚部分缺少的危害非常大,比较之下高过基础理论临界值变形推算出来值;针对混凝土,抗压强度较低,截面大,伴随着混凝土抗压强度减少延性降低,而混凝土抗拉性比较劣[1]。

钢管混凝土是新式构造[2],恰好弥补了二者的缺陷,在钢管混凝土预制构件在横着枢轴工作压力具有下,因为混凝土的密贴,保证 了无缝钢管会再次出现曲屈,能够使这算术变形超出不锈钢板材的抗拉强度[3],使不锈钢板材的抗压强度承载能力而求充分运用;针对混凝土,混凝土不但遭受横着工作压力,也有遭受无缝钢管的紧箍力,使混凝土三向挤压成型,使混凝土横着抗拉强度提高,弹性模具也得到 提高,塑性变形降低。无缝钢管和混凝土协同具有下,促使钢管混凝土预制构件有下列特性:(1)预制构件承载能力进一步提高。1976年哈尔滨市锅炉厂保证了一次比较简单的比照实验,得到 钢管混凝土柱枢轴挤压成型下承载能力是空无缝钢管和管內径素混凝土柱之和的173%。(2)不错的塑性变形和延展性。

这类新的构造在承受冲击性载荷和震动载荷时,有非常大的延展性,因此 抗震性能比较好。(3)斥资较低,从许多 具体工程项目能够看到,钢管混凝土柱与一般建筑钢筋混凝土柱相比,节省混凝土50%之上,构造可调式降低50%上下,不锈钢板材使用量超过或额低,不务必模版。与钢架结构相比,可提升不锈钢板材50%上下。

(4)工程施工比较简单,能够增加施工期。2钢管混凝土构造的发展历程钢管混凝土构造是在劲性建筑钢筋混凝土构造、螺旋式配筋图混凝土构造及其无缝钢管构造的基本上发展趋势一起的。在十九世纪六十年代前后左右,钢管混凝土构造在前苏联、北美地区、欧洲和日本国等资本主义国家得到 青睐,并大力开展了很多的实验科学研究,可是施工技术获得解决困难。在十九世纪八十年代中后期,因为技术设备的泵溪水混凝土加工工艺的发展趋势,解决困难了施工技术的难题。

如1879年美国的Severn铁路桥的建造应用无缝钢管桥桩,在管中溪水了混凝土防止內部损坏并承受工作压力。1923年,日本关西地震后,大家寻找钢管混凝土构造在此次地震灾害央的损坏并不明显,因此 在之后的工程建筑,特别是在是多多层建筑中很多运用于了钢管混凝土。

1996年阪神地震后,钢管混凝土更为说明了其优良的抗震性能。钢管混凝土在中国的发展趋势:二十世纪六十年代中后期,钢管混凝土引入在我国。1966年北京市地铁车站工程项目中运用于了钢管混凝土柱。

在七十年代工业厂房和中重型架构也运用于了钢管混凝土柱;八十年代后,在我国大力开展了科学实验科学研究,得到 了构造的推算出来基础理论和设计方法[4]。目前在我国对钢管混凝土性能的科学研究:环形、不规则图形和正方形、实芯与中空、枢轴挤压成型与轴力挤压成型预制构件的抗压强度和稳定;折弯扭剪简易变形情况下预制构件的抗压强度和稳定;抗震性能与抗火性能及其工程施工时初变形的危害等。并且得到 了非常大的研究成果。3具体描述先人已科学研究的钢管混凝土抗震性能3.1钢管混凝土预制构件依据截面样子能够分为正方形、矩形框、不规则图形及环形截面钢管混凝土预制构件。

海外Shinji和Yamazaki等[5]对不受转变的载荷和往返水准载荷具有下的方钢管混凝土柱的承受力性能和偏位进行科学研究;Amit[6]保证了高强度方钢管混凝土柱抗震性能的实验科学研究,各自剖析了高强度混凝土和高强度混凝土对预制构件滞回性能的危害;Kang和Moon[7]参观考察了方钢管混凝土柱恒载荷在较低周反复载荷和简单载荷具有下预制构件的承载能力和耗电量能力,得到 镀锌方钢高强度混凝土柱滞回曲线圆滑,即便 在高轴压比的状况下,都没明显的捏缩状况;试样有不错的耗电量能力,偏位延性指数皆低于3[8]。镀锌方钢高强度混凝土柱与一般方钢管混凝土柱[8]相比,有较高的延展性刚度和无穷大载荷;与高强度混凝土柱[10]相比,有不错的耗电量能力和更为小的抗压强度生长发育;与纯钢柱比,有不错的抗失衡能力。苏献祥的矩形框钢管混凝土柱在循环系统载荷具有下的性能科学研究中得到 矩形框钢管混凝土柱承载能力低,形变能力强悍,有较稳定的中后期承载能力,延性指数在6.89~11.53[11]中间,合乎延性柱的抗震回绝,矩形框钢管混凝土柱的滞回曲线圆滑,没明显的“捏缩”状况,耗电量能力强悍,具有不错的抗震性能。

伴随着边数越低,钢管混凝土创设的人组性能就越高,造成的紧箍力减少,承载能力减少,塑性变形加强,承载能力是抗震最重要指标值之一,因而环形钢管混凝土具有不错的抗震性能。矩形框钢管混凝土柱与梁连接点构造比较简单、相接便捷,还能合理地提高预制构件的延性及不利屏蔽掉、抗火等特性,最重要的是矩形框截面不会有刚度的强轴和太弱轴,它能够按回绝提高强悍轴方位的刚度,而太弱轴方位刚度基础稳定,进而提高截面总体实际效果;可是矩形框各边不超因此 遭受的紧箍力各有不同,比不上正方形截面不会受到紧箍力超过。圆钢管混凝土预制构件的无缝钢管对关键混凝土上起着了合理地的管束,使混凝土的抗压强度得到 了提高,塑性变形和延展性倍感提升。

截面随意选择时理应依据具体情况逃走关键的对立面。3.2钢管混凝土在房天成作为框架剪力墙、框架结构、框架柱及筒体结构中。

Kim和Bradford[12-13]觉得建筑钢筋混凝土框架剪力墙外敷两侧刚度较小,为了更好地使构造既具有较高的抗侧刚度,又有不错的耗电量性能和承载能力。有钢管混凝土框架剪力墙抗震性能实验科学研究[14]下结论此试验的P一△滞回曲线皆展现圆滑的菱形,充份强调钢管混凝土架构的耗电量能力强悍和延性好。

在损坏环节,梁经常会出现妥协乃至曲屈,得到 钢管混凝土柱的抗倾刚度及塑性变形非常好,全部构造的P一△曲线图无下降段,具有极强的形变能力。为扩大多层建筑底端框架柱的薄厚,缓减筒筋的聚集水平,提高框架柱的抗震能力,能够应用钢管混凝土框剪结构,有实验[15]强调钢管混凝土框架柱试样的开裂载荷、为名妥协载荷和弹塑性形变能力都低于完全一致主要参数的建筑钢筋混凝土框架柱试样,并且管束边沿预制构件为端柱的钢管混凝土框架柱,其形变能力低于管束边沿预制构件为暗柱的矩形框截面钢管混凝土框架柱。钢管混凝土隔热保温框架剪力墙在地震灾害央耗费的地震灾害动能较为较小,而钢管混凝土隔热保温框架剪力墙(三重无缝钢管防止曲屈烘托)具有与钢管混凝土框架结构构造十分的承载能力,并在形变能力延性和耗电量能力等层面皆有明显的提高,对刚度生长发育和抗压强度生长发育也是有明显的缓解,具有更为有效的承受力性能和损坏体制,新式三重无缝钢管防止曲屈烘托起着不错的耗电量隔热保温具有,合理地提升 钢管混凝土架构的抗震性能[16]。根据性能的钢管混凝土室内空间筒体结构实验[17]中下结论此构造在Y向罕适逢地震灾害具有下,一侧烘托妥协,强调针对Y轴不平面图的布局,对构造挽回影响显著;构造在X向罕适逢地震灾害具有下,某些最重要预制构件钢管混凝土柱转到边沿妥协情况,极少数烘托和钢柱边沿妥协,Y向罕适逢地震灾害具有下,轴力挽留较为较小,彻底不转到妥协情况,两个方位的固层偏位角皆超过1/50的回绝,可是构造抗震能力基本上超出了性能总体目标D的水平,类似c的水平[18],下结论钢管混凝土空间布局在X向罕适逢地震灾害下注意最重要预制构件的抗压强度和延性回绝,在Y向罕适逢地震灾害具有下注意构造布局平面图,避免 轴力对构造的挽留具有,要是布局有效抗震性能還是比较强悍的。

为了更好地提升 钢管混凝土框架剪力墙的承受力性能,一般来说在钢管混凝土架构中设定烘托[19-20]来提高构造的抗侧刚度,可是在大震具有下,烘托有可能会经常会出现失衡,能够合设定框架柱来提高外敷两侧刚度,但框架柱与钢管混凝土架构的协调工作及其大如雷具有下钢管混凝土架构可否沦落第二道防线这种都仍待科学研究。3.3钢管混凝土能够依据无缝钢管内否充满著混凝土分为实芯钢管混凝土与中空钢管混凝土。实芯钢管混凝土构造不容易使构造可调式扩大,地震灾害具有下危害效用扩大,可是要依据确立工程项目具体的截面规格和承载能力来规定否应用实芯钢管混凝土。

诺丁汉特伦特大学的Y.L.Song等进行了一组显中空混凝土短柱与中空钢管混凝土短柱的轴压实验,实验结果显示显中空混凝土短柱的损坏展示出为比较突出的延性损坏,而中空钢管混凝土较短柱则展示出出拥有不错的延性,其承载能力彻底相比较于纯中空混凝土较短柱提高了50%[21-22]。K.A.S.Susantha、HanbinGe等剖析了具有在环形、八边形和正方形钢管混凝土柱内堆混凝土上的压力,觉得均值压力极大值与柱的原材料和几何图形特点相关,科学研究了各种各样截面样子的钢管混凝土柱的中后期工作中性能,针对混凝土抗压强度和中后期工作中性能,实验結果与数值都相符合不错[23]。正方形中空钢管混凝土不符合融入用以务必抗震布防的建筑构造中;而环形截面的中空钢管混凝土,针对各有不同中空亲率的预制构件,操控必需轴压比的允许,必须合乎《实、空心钢管混凝土结构设计规程(CECS254-2011)》中回绝的结构特征主要参数限制值。

为了更好地合乎抗震的回绝,技术规范中有关中空钢管混凝土柱设计方案轴压比限制值给了过度大,应当未作必需的调整,提议中空钢管混凝土设计方案轴压比大些,可根据推算出来合乎,这时预制构件具有不错的抗震性能;轴压比、中空率及截面方式全是危害中空钢管混凝土折弯预制构件滞回性能的最重要主要参数。其危害为:轴压比越大,滞环回小并且施明德髯,耗电量能力越差,抗压强度生长发育就越轻度,刚度生长发育就变慢,对预制构件原始刚度危害并不算太大,水准无穷大承载能力有先减少后扩大发展趋势,延性扩大;中空亲率越大,滞环回小且施明德髯,耗电量能力越差,抗压强度生长发育轻度,刚度生长发育慢,预制构件原始刚度扩大,水准无穷大承载能力升高,延性越差;相比于等效电路总面积完全一致的正方形截面预制构件,因为环形截面中空钢管混凝土中的无缝钢管和混凝土的人组性能比较强悍,在折弯具有下,耗电量能力更为强悍,抗压强度生长发育和刚度生长发育不明显,原始刚度和水准无穷大承载能力减少,且延性不错。3.4新式钢管混凝土抗震性能蔡克铨和林敏郎进行了圆空心隔层钢管混凝土柱抗震性能的实验科学研究[24],强调径厚之比150和75的圆空心隔层钢管混凝土柱的最高值紧急事件大概为过来人混凝土的1.6~2.3倍,这表述混凝土遭受了非常大的管束,混凝土三向挤压成型使混凝土延性降低,促使损坏全过程缓减。空心隔层钢管混凝土柱的添充弹性模具为实芯钢管混凝土柱的1.5倍之上,这表述空心隔层钢管混凝土有较高的添充弹性模具,有较高的轴径刚度。

也有即便 设计方案的空心隔层钢管混凝土柱的轴径抗压强度高过实芯钢管混凝土柱,可是抗弯强度能力却比实芯钢管混凝土强悍。在建筑钢筋混凝土柱的截面中间设定圆钢管的柱,或由截面中间的钢管混凝土和无缝钢管外的建筑钢筋混凝土组成的柱,称之为钢管混凝土人组柱,全名人组柱;若无缝钢管內外混凝土不当期起吊,则称之为钢管混凝土权重计算柱,全名权重计算柱。钱稼茹、康洪震大力开展了对无缝钢管高强度混凝土人组柱抗震性能实验科学研究,其实验得到 试样的滞回曲线圆滑,偏位延性指数都低于4,无穷大偏位角都低于1/40,耗电量能力和无穷大偏位角低于主要参数类似的高强度混凝土柱[25]。能够依据地域抗震级别随意选择否应用这类人组柱,使其合乎抗震回绝,另外提升資源的消耗。

4结语钢管混凝土构造与完全一致主要参数下建筑钢筋混凝土柱相比有不错的承载能力和塑性变形,因而具有不错的抗震性能。在随意选择钢管混凝土的截面方式时要依据构造的务必,若设计方案位置在其中一个方位轴径刚度较小,而地域地震灾害具有并不算太大能够随意选择矩形框截面;若地震灾害具有较钟头,各方位轴径刚度差别并不算太大的状况下,能够随意选择圆钢管混凝土。

针对中空率下抗震性能要依据推算出来,随后随意选择反复载荷下承载能力低和无缝钢管与混凝土人组性能比较好的中空亲率。灵活运用已科学研究的钢管混凝土抗震性能设计方法,推算出来和检算新式钢管混凝土预制构件否能够既节约斥资又可以信赖。6论文参考文献[1]钟善桐.钢管混凝土统一理论基础研究与运用于[M].北京市:清华大学出版社,2006.08:3.[2]MohammadS,SaadeghvaziriMA.Stateoftheconcrete-filledtubularcolumns.ACIJournal,1997,94(5).[3]钟善桐.钢管混凝土构造[M]. 黑龙江省:黑龙江省科技进步出版社出版,1995.12:11.[4]我国建设工程规范化研究会规范CECSl60:2004.工程建筑抗震性态设计方案细则[S].北京市:我国方案出版社出版,2004.[5]ShinjiYamazaki,SusumuMinami.Experimentalstudyinelasticbehaviorofsteelbeam-columnssubjecttovaryingforceandcycliclateralload[J].JournalofStructuralConstruction,2002,519:95―102.[6]AmitH,VarmaJMRichard.Seismicbehavioranddesignofhigh-strengthsquareconcrete-filledsteeltubebeamcolumns[J].JournalofStructuralEngineering(ASCE),2004,13(2):169―179.[7]KangCH,MoonTS.Behaviorofconcrete-filledsteeltubularbeam-columnundercombinedaxialandlateralforces[C].ProceedingsoftheFifthPacificStructuralSteelConference,Seoul,Korea,1998:961―966.[8]李斌,马恺泽,刘惠东.镀锌方钢高强混凝土柱抗震试验研究[J].机械基础,2009,26(刊登).[9]吕西林,陆伟东.反复载荷具有正下方钢管混凝土柱的抗震性能试验研究[J].建筑构造期刊,2000,21(2):2―10.[10]谢涛,陈肇元.高强混凝土柱抗震性能的试验研究[J].建筑构造,1998,19(12):1~8.[11]苏献祥.矩形框钢管混凝土柱在循环系统载荷具有下的性能研究[D].西安科技高校,2009.[12]李斌,薛刚,张园.钢管混凝土框架剪力墙抗震性能试验研究[J].地震灾害工程项目与工程项目震动,2002.22(5).[13]钱稼茹,江枣,纪晓东.低轴压比钢管混凝土框架柱抗震性能试验研究[J].建筑构造期刊,2010,7.31.[14]任风鸣,周云,林绍明等.钢管混凝土隔热保温架构与钢管混凝土架构—框剪结构的比照试验研究[J].建筑专业期刊,2012.45(4).[15]KimYJ,KimMH,JungIY,etal.Experimentalinvestigationofthecyclicbehaviorofnodesinstructures[J].EngineeringStructures,2011,33(7):2134~2144.[16]BradfordMA,PiYL,QuWL.Time-dependentin-planebehaviorandbucklingofconcrete-filledsteeltubulararches[J].EngineeringStructures,2011,33(5):1781~1795.[17]薛强,郝际平,王迎春.根据性能的钢管混凝土室内空间筒体结构抗震设计方案[J].世界地震工程项目,2011,27(4).[18]徐培福,傅学怡,王翠坤等.简易多层建筑总体设计[M].北京市:中国建筑业出版社出版,2005.[19]Astanch-AshA,ZhaoQH.Cyclicbehaviorofsteelshearwallsystems//Proceedingsof2002AnnualStabilityConference[C].StructuralStabilityResearchCouncil.2002.[20]LiaoFY.HanLH.TaoZ.SeismicbehaviorofcircularCFSTcolumnsandRCshearwallmixedstructuresexperiments.JournalofConstructionalSteelResearch.2009.65(8):1582~1596.[21]Song.Y.L.Chen.J.F.StructuralBehaviorofshortSteel.ConcreteCompositeSpunTubularColumns[J].MagazineofConcreteResearch,2000,52(6):411.418.[22]Y.L.Song,J.F.Chen.Structuralbehaviorofshortsteel-concretecompositespuntubularcolumns[J].MagazineofConcreteResearch.2000,52(6)[23]K.A.S.Susantha,TsutomuUsami.Uniaxialstress-strainrelationshipofconcrete.2002.[24]卢德辉.圆、正方形中空钢管混凝土柱抗震性能及设计方法研究[D].2012.[25]钱稼茹,康洪震.无缝钢管高强混凝土人组柱抗震性能试验研究[J].建筑构造期刊,2009.30(4).。


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